由人类脑细胞驱动的计算新领域： "有机体智能"

由人类脑细胞驱动的计算新领域："有机体智能"最近发表在《科学前沿》杂志上的一篇文章概述了该团队的"类器官智能"计划。"带领这项工作的约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院和怀特工程学院的环境健康科学教授托马斯-哈同说："计算和人工智能一直在推动技术革命，但它们正在达到一个上限。"生物计算是压缩计算能力和提高其效率的巨大努力，以突破我们目前的技术极限。"托马斯-哈同实验室生产的脑器官模型的放大图像，染色后显示为洋红色的神经元，蓝色的细胞核，以及红色和绿色的其他支持细胞。资料来源：JessePlotkin/约翰霍普金斯大学近二十年来，科学家们一直在使用微小的器官组织，即类似于完全生长的器官的实验室培养的组织，来进行肾脏、肺部和其他器官的实验，而不需要借助于人类或动物试验。最近，哈同和约翰-霍普金斯大学的同事们一直在研究大脑器官，即具有神经元和其他特征的笔点大小的球体，有望维持学习和记忆等基本功能。哈同说："这开启了对人类大脑如何工作的研究。"因为你可以开始操纵这个系统，做一些你在道德上无法用人类大脑做的事情。"实验室在2012年开始使用来自人类皮肤样本的细胞，将其重新编程为类似胚胎干细胞的状态，将脑细胞生长并组装成功能性器官。每个类器官包含约50000个细胞，大约相当于一只果蝇的神经系统的大小。他现在设想用这种大脑类器官建立一个未来的计算机。在这种"生物硬件"上运行的计算机可能在未来十年开始缓解超级计算的能源消耗需求，这种需求正变得越来越不可持续。尽管计算机处理涉及数字和数据的计算比人类更快，但大脑在做出复杂的逻辑决定方面要聪明得多，比如区分狗和猫。托马斯-哈同在他位于约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的实验室里与脑器官在一起。资料来源：威尔-柯克/约翰霍普金斯大学"大脑仍然是现代计算机无法比拟的，"哈同说。"Frontier"是肯塔基州最新的超级计算机，是一个价值6亿美元、占地6800平方英尺的装置。仅在去年6月，它首次超过了单个人脑的计算能力--但使用的能量是100万倍。"可能需要几十年的时间，类器官智能才能为像老鼠一样聪明的系统提供动力。但是，通过扩大脑器官的生产规模，用人工智能训练它们，他预见到未来生物计算机将支持卓越的计算速度、处理能力、数据效率和存储能力。哈同说："在我们实现与任何类型的计算机相媲美的目标之前，还需要几十年的时间。但如果我们不开始为此创建资金项目，它将会更加困难。"共同领导调查的约翰霍普金斯大学环境健康和工程系助理教授LenaSmirnova说，类器官智能也可以彻底改变神经发育障碍和神经变性的药物测试研究。斯米尔诺瓦说："我们想比较来自典型发育的捐赠者的脑器官和来自自闭症捐赠者的脑器官。我们正在开发的生物计算工具，也是让我们了解自闭症特有的神经元网络变化的工具，而不必使用动物或接触病人，这样我们就可以了解病人为什么有这些认知问题和障碍的根本机制。"为了评估利用类器官智能工作的伦理影响，一个由科学家、生物伦理学家和公众成员组成的不同联盟已经被嵌入到团队中。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351187.htm

"类器官智能" - 由人类脑细胞驱动的革命性生物计算机

"类器官智能"-由人类脑细胞驱动的革命性生物计算机人工智能（AI）长期以来一直受到人脑的启发。这种方法被证明是非常成功的。人工智能拥有令人印象深刻的成就--从诊断医疗状况到创作诗歌。尽管如此，原始模型仍然在许多方面优于机器。这就是为什么，例如，我们可以通过网上琐碎的图像测试"证明我们的人性"。如果我们不试图让人工智能更像大脑，而是直接从源头开始呢？跨越多个学科的科学家们正在努力创造革命性的生物计算机，其中脑细胞的三维培养物，称为脑器官，作为生物硬件。他们在《科学前沿》（FrontiersinScience）杂志上描述了他们实现这一愿景的路线图。实验室培养的大脑类器官的放大图像，带有不同类型细胞的荧光标记。(粉红色-神经元；红色-少突胶质细胞；绿色-星形胶质细胞；蓝色-所有细胞核）。资料来源：托马斯-哈通，约翰霍普金斯大学"我们把这个新的跨学科领域称为'类器官智能'（OI），"约翰霍普金斯大学的托马斯-哈同教授说。"一个由顶级科学家组成的团体已经聚集起来开发这项技术，我们相信它将开启一个快速、强大和高效的生物计算新时代。"什么是脑器官，为什么它们会成为强大的计算机？脑器官是一种实验室培养的细胞文化。尽管脑器官不是"迷你大脑"，但它们共享大脑功能和结构的关键方面，如神经元和其他脑细胞，它们对学习和记忆等认知功能至关重要。此外，大多数细胞培养物是平坦的，而类器官有一个三维结构。这使培养物的细胞密度增加了1000倍，意味着神经元可以形成更多的连接。但是，即使大脑器官是对大脑的良好模仿，为什么它们会成为好的计算机？毕竟，计算机不是比大脑更聪明和更快吗？类器官智能。生物计算的新领域信息图。资料来源：Frontiers/约翰霍普金斯大学哈同解释说："虽然硅基计算机在数字方面当然更好，但大脑在学习方面更好。例如，AlphaGo[在2017年击败世界头号围棋选手的人工智能]是根据16万场比赛的数据训练的。一个人必须每天下5个小时，超过175年才能经历这些游戏。"大脑不仅是卓越的学习者，它们也更节能。例如，训练AlphaGo所花费的能量比维持一个活跃的成年人十年所需的能量还要多。"大脑还具有惊人的存储信息的能力，估计有2500TB，我们正在达到硅计算机的物理极限，因为我们无法将更多的晶体管装入一个小小的芯片。但是大脑的接线方式完全不同。它有大约1000亿个神经元，通过超过1015个连接点连接。与我们目前的技术相比，这是一个巨大的功率差异。"类器官智能生物计算的新领域信息图类器官智能生物计算机会是什么样子？根据哈通的说法，目前的大脑有机体需要扩大规模以实现有机体智能。"他们太小了，每个都包含大约5万个细胞。他解释说："对于有机智能，我们需要将这个数字增加到1000万。同时，作者们还在开发与有机体沟通的技术：换句话说，向它们发送信息并读出它们的"想法"。作者计划从不同的科学学科中调整工具，如生物工程和机器学习，以及设计新的刺激和记录设备。类器官智能需要不同的技术来与大脑类器官沟通信息图。资料来源：Frontiers/约翰霍普金斯大学"我们开发了一种脑机接口设备，这是一种用于有机体的脑电图帽，我们在去年8月发表的一篇文章中介绍了它。它有着一个灵活的外壳，上面密布着微小的电极，既能接收来自类器官的信号，又能向它传输信号，"哈同说。作者设想，最终，OI将整合广泛的刺激和记录工具。这些将协调相互连接的类器官网络之间的互动，实现更复杂的计算。有机体智能可以帮助预防和治疗神经系统疾病有机体智能的前景超越了计算，进入了医学领域。由于诺贝尔奖获得者约翰-格登和山中伸弥开发的一项突破性技术，大脑有机体可以从成人组织中产生。这意味着科学家们可以从患有神经疾病（如阿尔茨海默病）的病人的皮肤样本中开发出个性化的脑器官。然后他们可以进行多种测试，研究遗传因素、药物和毒素如何影响这些病症。类器官智能将推动医学研究和创新信息图"通过有机体智能，我们也可以研究神经系统疾病的认知方面，"哈同说。"例如，我们可以比较来自健康人和阿尔茨海默氏症患者的器官中的记忆形成，并尝试修复相对的缺陷。我们还可以使用有机体来测试某些物质，如杀虫剂，是否会导致记忆或学习问题。"考虑到伦理因素创造能够学习、记忆和与环境互动的人脑器官，会引发复杂的伦理问题。例如，他们能否发展出意识，即使是最基本的形式？他们能不能体验到疼痛或痛苦？人们对由其细胞制成的脑器官有什么权利？"嵌入式伦理学"将确保负责任地开发类器官智能信息图。资料来源：Frontiers/约翰霍普金斯大学作者敏锐地意识到了这些问题："我们愿景的一个关键部分是以道德和社会责任的方式开发有机体智能，为此，我们从一开始就与伦理学家合作，建立一个'嵌入式伦理'方法。随着研究的发展，所有的伦理问题都将由科学家、伦理学家和公众组成的团队持续评估。"我们离第一个有机体智能还有多远？尽管有机体智能仍处于起步阶段，该文章的共同作者之一--皮质实验室的布雷特-卡根博士最近发表的一项研究提供了概念的证明。他的团队表明，一个正常的、扁平的脑细胞培养物可以学习玩视频游戏Pong。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347995.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347995.htm

研究人员正试图用在实验室中生长的"迷你大脑"构建生物计算机

研究人员正试图用在实验室中生长的"迷你大脑"构建生物计算机论文解释说，这个新术语旨在将该领域确立为一种"真正的生物计算形式，以"道德上负责任的方式利用科学和生物工程的进步来驾驭大脑器官"。这些新的生物计算机是由实验室培养的迷你大脑组成的，基本上是由干细胞组成的小型3D物体。这些细胞被设计成模仿大脑的形状，以及大脑的学习能力。科学家们希望，这些生物计算机可以代表计算机能力的巨大飞跃。这是因为硅基计算机在数字方面非常出色。但是，大脑本身在学习方面要有效得多。利用实验室培育的迷你大脑的生物计算机有望将该领域推到聚光灯下。科学家已经教会这些迷你脑生物计算机如何做一些不同的事情。例如，我们已经看到盘子里的脑细胞学会了玩经典的Pong游戏，展示了与传统计算机和人工智能相比，这些生物计算机的学习速度有多快。去年年底，我们还看到科学家们在一个实验中把实验室培育的迷你大脑与活老鼠的大脑结合起来。该领域内的这些动向绝非毫无关联，因为它们显示了这些迷你大脑的整体计算和学习能力比传统计算机系统更快。当然，将它们的规模扩大到目前的能力之外是研究人员必须考虑的另一个因素。不过，与此同时，这些在实验室里生长的迷你大脑已经显示出非凡的前景。有机体智能领域可能刚刚开始破冰，但到目前为止，它已经显示出一些令人兴奋的主张，一旦扩大规模并加以改进，可能有助于将计算推向一个全新的水平。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347631.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347631.htm

马斯克：首位人类患者已接受 Neuralink 大脑植入手术

马斯克：首位人类患者已接受Neuralink大脑植入手术马斯克表示第一位人类患者已经接受其初创公司NeuralinkCorp.的大脑植入芯片。他在X上发帖称，患者“恢复良好”且初步结果显示神经元尖峰检测很有希望，马斯克称，脑机接口公司Neuralink的首个产品名为“心灵感应”(Telepathy)，只需思考即可控制手机或计算机，并通过它们控制几乎任何设备。——

世界首台人脑神经形态超级计算机DeepSouth即将问世

世界首台人脑神经形态超级计算机DeepSouth即将问世事实上，按照目前的趋势，仅NVIDIA销售的人工智能服务器每年消耗的能源就可能超过许多小国，在一个极力去碳化的世界里，这样的能源负荷是一个巨大的拖累。不过，大自然已经解决了这个问题。人类的大脑仍然是目前最先进的，能够从少量杂乱、嘈杂的数据中快速学习，或每秒处理相当于十亿亿次的数学运算，而能耗却只有区区20瓦。这就是西悉尼大学的一个团队正在建造DeepSouth神经形态超级计算机的原因-这是有史以来第一台能够模拟人脑规模的尖峰神经网络的机器。国际神经形态系统中心（InternationalCentreforNeuromorphicSystems）主任安德烈-范-沙克（AndrévanSchaik）教授说："我们无法大规模模拟类似大脑的网络，这阻碍了我们在理解大脑如何利用神经元进行计算方面取得进展。在使用图形处理器（GPU）和多核中央处理器（CPU）的标准计算机上模拟尖峰神经网络实在是太慢太耗电了。我们的系统将改变这种状况。这个平台将增进我们对大脑的了解，并在传感、生物医学、机器人、太空和大规模人工智能应用等不同领域开发大脑规模的计算应用。"DeepSouth预计将于2024年4月上线。研究团队预计，它将能够高速处理海量数据，同时由于采用了尖峰神经网络方法，体积比其他超级计算机小得多，能耗也低得多。它采用模块化可扩展设计，使用市场上可买到的硬件，因此将来可以扩展或收缩，以适应各种任务的需要。该企业的目标是让人工智能处理更接近人脑的工作方式，同时学习更多关于大脑的知识，并希望取得与其他领域相关的进展。值得注意的是，其他研究人员正在从相反的方向研究同样的问题，一些团队现在已经开始使用真正的人类脑组织作为半机械计算机芯片的一部分，并取得了令人印象深刻的成果。了解更多：https://www.westernsydney.edu.au/newscentre/news_centre/more_news_stories/world_first_supercomputer_capable_of_brain-scale_simulation_being_built_at_western_sydney_university...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404339.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404339.htm

计算的未来包括生物学 由人类脑细胞驱动的人工智能计算机

计算的未来包括生物学由人类脑细胞驱动的人工智能计算机在2月27日发表在《科学前沿》杂志上的一篇文章中，该团队概述了生物计算机如何在某些应用中超越今天的电子计算机，同时使用今天的计算机和服务器群所需电力的一小部分。类器官智能（OI）是一个新兴的科学领域，旨在创建生物计算机，其中实验室培养的大脑类器官作为"生物硬件"。在发表于《科学前沿》的文章中，Smirnova等人概述了追求这一愿景所需的多学科战略：从下一代器官和脑机接口技术，到新的机器学习算法和大数据基础设施。他们从制造由干细胞培育的5万个脑细胞组成的小集群开始，这些细胞被称为有机体。这大约是一个果蝇大脑的三分之一大小。他们的目标是1000万个神经元，这将是一个乌龟大脑中的神经元数量。相比之下，人类大脑平均有超过800亿个神经元。这篇文章强调了人脑如何在特定任务中继续大规模地超越机器。例如，人类只需使用几个样本就能学会区分两种类型的物体（如狗和猫），而人工智能算法则需要成千上万个。而且，虽然人工智能在2016年击败了围棋世界冠军，但它是在16万场比赛的数据基础上训练出来的--相当于每天下5个小时，超过175年。大脑有机体资料来源：约翰霍普金斯大学大脑也更加节能。我们的大脑被认为能够储存相当于普通家用电脑100多万倍的容量（2.5PB），而使用的电力只相当于几瓦。相比之下，美国的数据农场每年使用超过15000兆瓦的电力，其中大部分是由几十个燃煤发电站产生的。在这篇论文中，作者概述了他们的"类器官智能"计划，或称OI，用细胞培养的大脑类器官。虽然脑器官不是"迷你大脑"，但它们在大脑功能和结构的关键方面是相同的。器官体将需要从目前的大约5万个细胞大幅扩展。"高级作者、巴尔的摩约翰-霍普金斯大学的托马斯-哈同教授说："对于OI，我们需要将这个数字增加到1000万。布雷特-卡根博士资料来源：Cortical实验室布雷特和他在Cortical实验室的同事已经证明，基于人类脑细胞的生物计算机是可能的。最近发表在《神经元》上的一篇论文显示，脑细胞的平面培养可以学习玩视频游戏Pong。"我们已经证明，我们可以与活的生物神经元互动，迫使它们修改它们的活动，导致类似于智能的东西，"卡根谈到相对简单Ponf游戏的DishBrain时说。"与哈同教授及其同事为这个有机体智能合作而组建的惊人团队合作，皮质实验室现在正试图用大脑有机体复制这项工作。""我想说，用有机体复制[皮质实验室]的实验已经满足了OI的基本定义，"托马斯说。从这里开始，它开始一个建立社区、工具和技术的问题，以实现OI的全部潜力。布雷特说："这个新的生物计算领域有望在计算速度、处理能力、数据效率和存储能力方面取得前所未有的进步--所有这些都需要较低的能源。这项合作特别令人激动的方面是其形成的开放和协作精神。将这些不同的专家聚集在一起，不仅对优化成功至关重要，而且为行业合作提供了一个关键的接触点"。而这项技术还可以使科学家们更好地研究从患有神经疾病（如阿尔茨海默病）的病人的皮肤或小血样中开发出来的个性化大脑器官，并进行测试，研究遗传因素、药物和毒素如何影响这些情况。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348871.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348871.htm